水工混凝土结构表面自防水技术试验

水工混凝土结构表面自防水技术试验

田森

天津金隅混凝土有限公司

摘要：近年来，随着水利事业的迅速发展，水工混凝土耐久性问题逐渐引起人们的广泛关注。大部分水工建筑物，常常处于地下或周围富含外部水源的环境中，其结构本身的防水防渗，常规做法为迎水面采取措施来阻断水流渗漏通道，达到防水目的。本文从水利构筑物结构本身出发，使用一种新型的无机纳米硅酸盐材料，通过试验混凝土抗渗及抗压强度等性能的改善情况，来判断混凝土表面防水防渗效果的变化，并取得了预期的良好效果，可为有抗渗需求的类似工程提供参考。

关键词：结构表面；抗渗性能；回弹强度；自防水

中图分类号：TU528                文献标识码：A

引言

为确保工程稳定性及整体品质，地下建筑物的防水质量尤为重要。统计发现，地下构筑物渗漏问题主要集中在混凝土后浇带、施工缝，底/顶板及剪力墙裂缝及混凝土疏松、振捣不充分等结构部位。目前，传统建筑薄膜卷材防水技术(“雨衣式”)，由于其施工烦琐、复杂防水节点多、处理难度高、耐久性差，与此同时施工过程中的搭接缝多、底板卷材容易开裂，极易导致“串水”而造成整个防水系统失效，而且后期维修难度大、成本高、耗时长。因此，研究一种新型的综合防水技术显得尤为必要。

1 水工混凝土结构设计常见问题

1.1 高强度钢筋的替换问题

水工混凝土结构设计规范提出，为保证框架塑性铰出现在梁内，不应该用高强度钢筋替代原设计材料，若特殊条件下需要替代时，为了不影响其正常使用必须遵循拉应力设计值等效替换原则。此外，裂缝宽度对构件产生较大影响时，还要对替代钢筋实行精准计算，确保其满足搭接长度、最小直径、锚固长度、设计间距等要求，从设计上满足工程结构要求。因此，虽然在质量、力学性能方面高强度钢筋较优，但应结合实际情况考虑其是否满足使用要求。

1.2 大直径钢筋的使用问题

有的部位受到结构形式限制而必须使用大直径钢筋，与普通材料不同的是单独使用大直径钢筋难以充分发挥其效应，因此必须利用一定的方法使其相互连接。然而，混凝土保护层在连接处较薄，这对结构的安全性造成不利影响。此外，大直径钢筋会降低相邻钢筋的间距，导致混凝土振捣不密实，搭接处极易出现裂缝，进而加速钢筋的锈蚀和混凝土开裂脱落等。因此，对大直径钢筋的使用要求较高，连接时通常选用对焊的方式，一般不用绑扎连接，若搭接不当会增大施工难度，建成后再处理搭接问题还会造成人力物力财力的极大浪费，处理不好甚至还会带来安全隐患。

1.3 裂缝处理问题

一般地，对于已经出现裂缝的水工混凝土结构，若仅仅增加钢筋用量并不能解决彻底裂缝问题，必须处理好结构内部情况。结合相关规定，可利用直径较小的带肋钢筋缩小相互之间的间距，从而解决裂缝宽度超控制问题，提高结构的密实度和整体承载力。其中，以承载力计算所需纵向钢筋面积的30%作为钢筋截面面积增加的界限，若按以上要求处理后仍无法有效控制裂缝宽度，可以灵活应用其他措施加以弥补，综合考虑各种因素合理采用多种手段处理裂缝问题，提高结构整体稳固性。

2 水工混凝土结构表面自防水技术试验

2.1 抗渗性试验方法

(1)所有试件标准养护至28d，一半试件作为基准组留置于标养室继续养护至36d；另一半试件作为受检试件从养护室取出，放置于温度(20±2)℃、相对湿度为(60±5)%的恒温恒湿环境中养护1d，然后在受检试件的迎水面下方垫不锈钢条，成型面向下浸泡于SK溶液中24h，液面应高出试件10mm及以上，取出后，用滤纸抹去表面附着液，继续标准养护6d备用。(2)按照现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》有关规定进行试验，初始压力0.4MPa。若基准混凝土试件在0.8MPa以下某个压力透水，则受检试件加到同一压力，并保持相同时间后劈开，在底边均匀取10个点，测定平均渗透高度，读数精确至1mm。若基准混凝土与受检混凝土在0.8MPa时都未透水，则停止升压，劈开，如上所述测定平均渗透高度。

2.2 防水材料

渗透结晶型水泥基防水材料以水为载体渗透混凝土内部，水泥水化产物与材料含有的活性化学物质生成针状结晶体，微细裂缝和毛细孔道被填塞，以此发挥增强混凝土防水和密实性的作用。该材料既可干撒压入未完全凝固的混凝土表面也可与水拌和调配成浆液喷涂或涂刷在混凝土表面，还可直接掺入使用，具有与混凝土黏结能力出色、施工简单、长久自我修复、双重防水、早强、快凝、耐久等特点。水电工程中主要用于顶面、地面、墙面等厂房重要部位以及大坝上游面，配合主体防渗结构以及形成无接缝防水层等。

2.3 外防水施工控制

水泥基渗透结晶型防水涂料施工工艺流程为：基层清理→修补结构缺陷→基层润湿→配制水泥基渗透结晶型防水涂料→涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料→养护→验收，具体的施工步骤操作如下：（1）基层清理、修补：用扫帚、铁铲等工具将基层表面的灰尘、杂物清理干净，修补结构缺陷，裂缝缺陷不应超出结构设计规范要求；（2）基层润湿：涂刷前必须先将基面用洁净水充分湿润，但不得残留积水；（3）按比例配制水泥基渗透结晶型防水涂料，需注意的是，先将水倒入容器内，再投入粉剂，低速搅拌机搅拌均匀（无粉粒）待用。（4）在已具备施工条件的湿润基面，将涂料用半硬质的涂刷工具分层均匀涂覆于基层，涂刷方向应一致无积洼，涂覆量1.0~1.5kg/m2；待第一层干固后进行第二层涂刷，刷第二层前应先用水润湿前一涂层，第二层的涂覆方向应与第一层的方向垂直。

2.4 合理设计抗磨蚀方案

不同的水工建筑物运行方式，其选择的抗冲磨设计方案和标准不尽相同。一般地，可以减少间歇性运行结构的壁面抗磨蚀材料厚度，这是由于足够的检修时间可以适当降低设计标准，从而节约投资成本。对于流速较大、费用占比较高、结构相对重要的水工建筑物，采用水弹性模型试验研究水流脉动壁压作用，合理设计结构形态，从而实现动态环境下水工结构共振的有效控制，从根本上解决流激振动所引起的破坏问题。此外，改进边界的轮廓形态为防止过流边壁发生冲磨最有效的措施。考虑到水头的影响作用，在水力计算和选择建筑物形式时要考虑动水压强沿程分布情况，通过限制测压管水头绝对值和负压范围实现水流空化数过小的间接控制。

3 结束语

普通防水材料的使用寿命远不及结构混凝土自身，为改善依靠建筑物表面“贴皮式”抗渗防护的传统做法，本文提出的新式结构表面自防水技术，通过外涂纳米硅离子溶液的方式，改善混凝土表面密实性、抑制结构表面裂缝的产生，提高混凝土的抗折抗压、耐腐蚀、抗冻融、抗氯离子等耐久性能，在大幅度改善结构混凝土综合性能的同时，有效避免了传统防水的弊端，达到永久抗渗、提高建筑物整体防水及使用寿命的良好效果。

参考文献：

[1] 李坤.现浇钢筋混凝土结构大型储水构筑物防水施工技术分析[J].科技创新与应用,2020(18):169-171.

[2] 冉蕾,李霞,蒋丽.沿海水工混凝土结构表面防水技术[J].科学技术与工程,2019,19(23):222-227.

[3] 臧志刚,宋立元.MMA防水涂料在水工混凝土防护中的试验[J].东北水利水电,2018,36(06):47-48+51.

[4] 程智清,李庆军,翟祥军,殷洁,杨勇.水工混凝土防水涂料抗渗漏性能研究[J].水力发电,2010,36(01):106-109.

[5] 周军生.SP防水装饰涂料在水工混凝土保护上的探索与实践[J].西部探矿工程,2008(12):229-230.